IEC TS 61586:1997

RAPPORT CEI
TECHNIQUE
IEC
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
1997-02
Estimation de la fiabilité
des connecteurs électriques
Estimation of the reliability
of electrical connectors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61586: 1997
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est cons- The technical content of IEC publications is kept under
tamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état actuel de constant review by the IEC, thus ensuring that the content
la technique. reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfirmation de Information relating to the date of the reconfirmation of the
la publication sont disponibles auprès du Bureau Central de publication is available from the IEC Central Office.
la CEI.
Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised
sement des éditions révisées et aux amendements peuvent editions and amendments may be obtained from IEC
être obtenus auprès des Comités nationaux de la CEI et National Committees and from the following IEC
dans les documents ci-dessous: sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Publié annuellement Published yearly
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
Terminologie Terminology
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur se For general terminology, readers are referred to IEC 50:
reportera à la CEI 50: Vocabulaire Electrotechnique Inter- International Electrotechnical Vocabulary (IEV), which is
national (VEI), qui se présente sous forme de chapitres issued in the form of separate chapters each dealing
séparés traitant chacun d'un sujet défini. Des détails with a specific field. Full details of the IEV will be
complets sur le VEI peuvent être obtenus sur demande. supplied on request. See also the IEC Multilingual
Voir également le dictionnaire multilingue de la CEI. Dictionary.
Les termes et définitions figurant dans la présente publi- The terms and definitions contained in the present publi-
cation ont été soit tirés du VEI, soit spécifiquement cation have either been taken from the IEV or have been
approuvés aux fins de cette publication. specifically approved for the purpose of this publication.
Symboles graphiques et littéraux Graphical and letter symbols
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux et les For graphical symbols, and letter symbols and signs
signes d'usage général approuvés par la CEI, le lecteur approved by the IEC for general use, readers are referred to
consultera: publications:
– la CEI 27: Symboles littéraux à utiliser en – IEC 27: Letter symbols to be used in electrical
électrotechnique; technology;
– la CEI 417: Symboles graphiques utilisables – IEC 417: Graphical symbols for use on
sur le matériel. Index, relevé et compilation des equipment. Index, survey and compilation of the
feuilles individuelles; single sheets;
– la CEI 617: Symboles graphiques pour schémas; – IEC 617: Graphical symbols for diagrams;
et pour les appareils électromédicaux, and for medical electrical equipment,
– la CEI 878: Symboles graphiques pour – IEC 878: Graphical symbols for electromedical
équipements électriques en pratique médicale. equipment in medical practice.
Les symboles et signes contenus dans la présente publi- The symbols and signs contained in the present publication
cation ont été soit tirés de la CEI 27, de la CEI 417, de la have either been taken from IEC 27, IEC 417, IEC 617
CEI 617 et/ou de la CEI 878, soit spécifiquement approuvés and/or IEC 878, or have been specifically approved for the
aux fins de cette publication. purpose of this publication.
Publications de la CEI établies par le IEC publications prepared by the same
même comité d'études technical committee
L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant à la fin The attention of readers is drawn to the end pages of this
de cette publication, qui énumèrent les publications de la publication which list the IEC publications issued by the
CEI préparées par le comité d'études qui a établi la technical committee which has prepared the present
présente publication. publication.

RAPPORT
CEI
TECHNIQUE – TYPE 2
IEC
TECHNICAL
Première édition
REPORT – TYPE 2
First edition
1997-02
Estimation de la fiabilité
des connecteurs électriques
Estimation of the reliability
of electrical connectors
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Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée No part of this publication may be reproduced or utilized in
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique any form or by any means, electronic or mechanical, including
ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans photocopying and microfilm, without permission in writing from
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Commission Electrotechnique Internationale
PRICE CODE R
International Electrotechnical Commission
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– 2 – 61586 © CEI:1997
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION . 8
Articles
1 Domaine d’application. 12
2 Considérations générales . 12
2.1 Mécanismes de dégradation intrinsèque. 12
2.2 Mécanismes de dégradation extrinsèque. 12
2.3 Maîtrise de la dégradation extrinsèque. 12
2.4 Modes de défaillance et mécanismes de défaillance. 14
2.5 Mécanismes de dégradation . 14
3 Méthodes d'essais et facteurs d'accélération. 14
4 Statistique sur la fiabilité. 16
5 Critères d'acceptation . 18
6 Estimation de la fiabilité des connecteurs multicontacts . 18
6.1 Estimation de la fiabilité d'un connecteur à partir de la fiabilité d’un contact
si les performances des contacts sont statistiquement indépendantes . 18
6.2 Estimation de la fiabilité d'un connecteur à l'aide de distributions
asymptotiques de valeurs extrêmes . 20
7 Résumé et conclusions. 22
Annexes
A Exemple détaillé d’un calcul de fiabilité de valeurs extrêmes . 24
B Bibliographie . 36

61586 © IEC:1997 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 9
Clause
1 Scope. 13
2 General considerations . 13
2.1 Intrinsic degradation mechanisms . 13
2.2 Extrinsic degradation mechanisms . 13
2.3 Control of extrinsic degradation . 13
2.4 Failure modes and failure mechanisms . 15
2.5 Degradation mechanisms . 15
3 Test methods and acceleration factors. 15
4 Reliability statistics . 17
5 Acceptance criteria . 19
6 Estimation of the reliability of multi-position connectors. 19
6.1 Estimation of connector reliability from contact reliability when the contacts
in a connector perform statistically independently. 19
6.2 Estimation of connector reliability using asymptotic extreme-value distributions . 21
7 Summary and conclusions . 23
Annexes
A Detailed example of an extreme-value reliability calculation. 25
B Bibliography . 36

– 4 – 61586 © CEI:1997
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
___________
ESTIMATION DE LA FIABILITÉ
DES CONNECTEURS ÉLECTRIQUES
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est d’élaborer des Normes internationales.
Exceptionnellement, un comité d’études peut proposer la publication d’un rapport technique de
l’un des types suivants:
• type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut être réalisé en faveur
de la publication d’une Norme internationale;
• type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou
lorsque, pour une raison quelconque, la possibilité d’un accord pour la publication d’une
Norme internationale peut être envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
• type 3, lorsqu’un comité d’études a réuni des données de nature différente de celles qui
sont normalement publiées comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par
exemple, des informations sur l’état de la technique.
Les rapports techniques de type 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard
après leur publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes
internationales. Les rapports techniques de type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données qu’ils contiennent ne soient plus jugées valables ou utiles.
La CEI 61586, rapport technique de type 2, a été établie par le sous-comité 48B: Connecteurs,
du comité d’études 48 de la CEI: Composants électromécaniques et structures mécaniques
pour équipements électroniques.

61586 © IEC:1997 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
___________
ESTIMATION OF THE RELIABILITY
OF ELECTRICAL CONNECTORS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization
comprising all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to
promote international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic
fields. To this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt
with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations
liaising with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the
form of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that
sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the
subject of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances, a technical committee may propose the publication of a technical
report of one of the following types:
• type 1, when the required support cannot be obtained for the publication of an
International Standard, despite repeated efforts;
• type 2, when the subject is still under technical development or where for any other
reason there is the future but not immediate possibility of an agreement on an International
Standard;
• type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from that which
is normally published as an International Standard, for example "state of the art".
Technical reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication to
decide whether they can be transformed into International Standards. Technical reports of
type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are considered to be
no longer valid or useful.
IEC 61586, which is a technical report of type 2, has been prepared by subcommittee 48B:
Connectors, of IEC technical committee 48: Electromechanical components and mechanical
structures for electronic equipment.

– 6 – 61586 © CEI:1997
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet de comité Rapport de vote
48B/466/CDV 48B/512/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
Le présent document est publié dans la série des rapports techniques de type 2
(conformément au paragraphe G.3.2.2 de la partie 1 des Directives CEI/ISO) comme «norme
prospective d’application provisoire» dans le domaine de l’estimation de la fiabilité des
connecteurs électriques car il est urgent d’avoir des indications dans ce domaine d’application.
Ce document ne doit pas être considéré comme une «Norme internationale». Il est proposé
pour une mise en oeuvre provisoire, dans le but de recueillir des informations et d’acquérir de
l’expérience quant à son application dans la pratique. Il est de règle d’envoyer les observations
éventuelles relatives au contenu de ce document au Bureau Central de la CEI.
Il sera procédé à un nouvel examen de ce rapport technique de type 2 trois ans au plus tard
après sa publication, avec la faculté d’en prolonger la validité pendant trois autres années, de
le transformer en Norme internationale ou de l’annuler.
Les annexes A et B sont données uniquement à titre d'information.

61586 © IEC:1997 – 7 –
The text of this technical report is based on the following documents:
Committee draft Report on voting
48B/466/CDV 48B/512/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report
on voting indicated in the above table.
This document is issued in the type 2 technical report series of publications (according to
G.3.2.2 of part 1 of the IEC/ISO Directives) as a “prospective standard for provisional
application” in the field of estimating the reliability of electrical connectors because there is an
urgent requirement for guidance in this field of application.
This document is not to be regarded as an “International Standard”. It is proposed for
provisional application so that information and experience of its use in practice may be
gathered. Comments on the contents of this document should be sent to the IEC Central
Office.
A review of this type 2 technical report will be carried out not later than three years after its
publication, with the options of either extension for another three years, conversion into an
International Standard, or withdrawal.
Annexes A and B are for information only.

– 8 – 61586 © CEI:1997
INTRODUCTION
La fiabilité des ensembles électroniques dépend de celle des connexions électriques,
composants passifs intercalés entre des composants actifs, aussi bien que de celle de ces
composants eux-mêmes. On s’accorde à penser que les connexions, et particulièrement les
connecteurs, sont une cause importante de défaillance des ensembles électroniques, souvent
du type panne inexpliquée. Dire si c’est justifié n'est pas le sujet du présent rapport, mais la
fiabilité des connecteurs électriques consiste en la question fondamentale de savoir comment
déterminer de façon significative la fiabilité des contacts électriques et des connecteurs.
La définition de la fiabilité qui est adoptée dans le présent rapport est la suivante:
probabilité pour qu'un produit assure une fonction spécifique dans des conditions de
fonctionnement définies et pour une durée spécifiée.
Le présent rapport examine certains facteurs dont la prise en compte est indispensable en ce
qui concerne cette définition. La méthodologie d'évaluation de la fiabilité qui va être examinée
consiste surtout en une analyse statistique appropriée des résultats d'essais, en considérant
bien les points suivants.
a) Identifier les mécanismes de dégradation en cause, et les ranger selon leur importance
pour l'application considérée.
b) Déterminer les essais d'environnement appropriés pour chacun de ces mécanismes de
dégradation, ainsi que les facteurs d'accélération et les durées d'exposition.
c) La méthode statistique d'estimation de la fiabilité à partir des résultats d'essais doit être
appropriée.
d) Etablir un critère d'acceptation approprié à l'application envisagée.
Les points a) et b) concernent l'aptitude du produit à continuer de remplir la fonction prévue, en
présence des mécanismes de dégradation auxquels il est exposé dans son environnement de
fonctionnement. En outre, on ne peut se passer d'un facteur d'accélération pour apprécier la
durée de vie en fonctionnement du produit.
Le point c) est indispensable puisque la fiabilité est définie comme une probabilité, ce qui exige
le traitement statistique des résultats appropriés.
Enfin, le point d) traduit le fait que la fiabilité à apprécier est celle d'un produit remplissant une
fonction définie.
Le niveau des connaissances et le degré de compréhension disponibles pour aborder ces
différents points sont très variables. Chaque sujet est considéré dans une section distincte.
On n'oubliera pas que plusieurs autres facteurs ont une influence sur la fiabilité des
connecteurs. Nous citerons parmi ces facteurs:
a) le procédé de fabrication du connecteur;
b) les procédures d'assemblage ou de mise en oeuvre de l’équipementier;
c) les utilisations abusives ou inadéquates par l'utilisateur final.
Bien que l'importance de ces facteurs liés à la mise en oeuvre, ou autres facteurs
extrinsèques, ne puisse être niée, car ils peuvent être déterminants pour la fiabilité des
connecteurs, ils sont éminemment variables, et leur prise en compte est difficile dans toute
estimation de la fiabilité. C'est pourquoi le présent rapport est axé sur la fiabilité intrinsèque
des connecteurs, la fiabilité liée à la conception et aux matériaux du connecteur lui-même, telle
qu’elle est évaluée par les procédures définies précédemment. Cette fiabilité intrinsèque
représente la meilleure fiabilité possible du connecteur; les facteurs extrinsèques se traduiront
par une réduction de fiabilité.

61586 © IEC:1997 – 9 –
INTRODUCTION
The reliability of electronic assemblies depends on the reliability of the passive electrical
connections between the active components, as well as on the reliability of the components
themselves. There is a common perception that interconnections, specifically connectors, are a
major source of failures, often of the "no fault found" variety, in electronic assemblies. Whether
this perception is true is not the subject of this technical report, but connector reliability is a
concern. Much of the increasing attention being given to reliability of electrical connectors
focuses on the basic question of how the reliability of electrical contacts and connectors can be
meaningfully determined.
The definition of reliability which will be assumed in this report is the following:
the probability of a product performing a specific function under defined operating conditions
for a specified period of time.
Some factors which are to be taken into account in addressing this definition are the subject of
this report. The reliability assessment methodology to be discussed centres on appropriate
statistical analysis of test data, based on proper consideration of the following issues.
a) The active degradation mechanisms are to be identified and categorized by their
importance for the application.
b) Appropriate environmental tests, with corresponding acceleration factors and exposures,
are to be determined for these degradation mechanisms.
c) The statistical approach to estimating reliability from the test data is to be agreed upon.
d) An acceptance criterion appropriate for the application of interest is to be established.
Items a) and b) relate to the ability of the product to continue to perform its designated function
under the degradation mechanisms it is subjected to in its operating environment. In addition,
the need for an acceleration factor is fundamental to assessing the operating life of the
product.
Item c) is necessary, since the reliability definition is based on probability which requires
statistical treatment of appropriate data.
Finally, item d) reflects that fact that the reliability to be assessed is based on the product
performing a defined function.
The level of knowledge and understanding available to address these issues varies
appreciably. Each topic is considered in a separate section.
It is to be noted that there are a number of other factors which have an impact on connector
reliability. Among these are:
a) the connector manufacturing process;
b) assembly/application procedures of the equipment manufacturer;
c) abuse/misuse of the equipment by the end user.
While the importance of these application or extrinsic factors cannot be denied, and may well
be the determinants of connector reliability, they are highly variable and, therefore, difficult to
account for in any estimation of reliability. For that reason, this report will focus on intrinsic
connector reliability, the reliability of the design/materials of the connector itself as evaluated
by the procedures listed previously. This intrinsic reliability represents the greatest reliabilility
which the connector can achieve; extrinsic factors will result in a reduction in reliability.

– 10 – 61586 © CEI:1997
On notera également que, dans ce rapport, la méthode d'estimation de la fiabilité est
sensiblement différente de celle reposant sur un taux de défaillance élémentaire susceptible
d'être modifié par des facteurs spécifiques de la mise en oeuvre, comme par exemple dans la
CEI 863 ou le MIL Handbook 217.
Ces deux méthodes sont liées par le taux de défaillance élémentaire qui pourrait être
déterminé, grâce à un traitement statistique différent, à partir des mêmes résultats qui servent
à apprécier la fiabilité par la méthode qui va être présentée. Les essais d’environnement et leur
durée détermineraient les conditions normales servant à définir le taux de défaillance
élémentaire. En outre, les facteurs de réduction utilisés dans la méthode des taux de
défaillance peuvent, en principe, se déduire des mêmes données servant à déterminer les
facteurs d'accélération dans la méthode statistique proposée.
La méthode recommandée dans le présent rapport a pour avantage que les conditions
normales, les critères d'acceptation, et le traitement statistique sont explicitement définis pour
la mise en oeuvre considérée. Ce n'est pas le cas lorsqu'on part d'un taux de défaillance
élémentaire qui, le plus souvent, est mal défini et mal documenté.

61586 © IEC:1997 – 11 –
It is also to be noted that the approach to reliability estimation in this report differs significantly
from that based on a base failure rate which is modified by application-specific factors as, for
example, in IEC 863 or MIL Handbook 217.
The two approaches are related in that the base failure rate could be determined by a different
statistical treatment from the same data which are used in assessing reliability by the method
to be discussed. The test environments and exposures would determine the standard
conditions which are defined for the base failure rate. In addition, the derating factors used in
the failure rate approach can, in principle, be derived from the same data used to determine
acceleration factors in the proposed statistical method.
The advantage of the approach recommended in this report is that the standard conditions,
acceptance criteria, and statistical treatment are specifically defined for the application under
consideration. This is in contrast to a base failure rate starting point which is frequently poorly
defined and documented.
– 12 – 61586 © CEI:1997
ESTIMATION DE LA FIABILITÉ
DES CONNECTEURS ÉLECTRIQUES
1 Domaine d’application
Ce rapport technique traite de l’estimation de la fiabilité des connecteurs électriques par la
définition et le développement de programmes d’essais accélérés appropriés. Les mécanismes
de dégradation intrinsèque élémentaire des connecteurs sont examinés afin de fournir un
contexte pour le développement des programmes d’essais désirés.
2 Considérations générales
La dégradation, ou la défaillance, d'un contact ou d'un connecteur peut se produire de
nombreuses façons. Pour notre propos, il est commode de diviser les mécanismes de
dégradation en deux catégories, intrinsèque et extrinsèque.
2.1 Mécanismes de dégradation intrinsèque
Comme on l'a dit ci-dessus, les mécanismes de dégradation intrinsèque sont ceux liés à la
conception et aux matériaux entrant dans la fabrication du contact ou du connecteur. Il s'agit
par exemple de la corrosion, de la réduction de la force normale par relaxation, de
l’échauffement excessif par effet Joule amenant une dégradation liée à la température.
2.2 Mécanismes de dégradation extrinsèque
Les mécanismes de dégradation extrinsèque sont liés à l’utilisation du contact ou du
connecteur. Il s'agit par exemple de procédé de fabrication du connecteur mal maîtrisé, de
processus d'assemblage inapproprié au cours de la fabrication de l'équipement, de
contamination pendant la mise en oeuvre, de dégradation due à l'emploi du connecteur en
dehors de sa plage de températures assignées (relatives à l'ambiance comme au confinement)
ou due à l'application de courants excédant la spécification du produit (tant en mode individuel
que globalement), et de sollicitation abusive du contact par l'utilisateur final par des
accouplements inappropriés (tels qu'accouplements sous un angle excessif, traction sur le
câble, etc.).
2.3 Maîtrise de la dégradation extrinsèque
On peut maîtriser la dégradation extrinsèque en dotant le connecteur, dès sa conception, de
caractéristiques réduisant les possibilités d'une telle dégradation, en veillant à ce que le
fabricant du connecteur spécifie correctement les performances de son produit, et en veillant à
ce que l'équipementier comme l'utilisateur final fassent un usage convenable de l'information
disponible. Cette responsabilité partagée mérite qu'on s’y arrête. Le fabricant du connecteur
peut prévoir un serre-câble, un traitement de surface des contacts, des sertissages améliorés
et d'autres dispositifs augmentant la robustesse face aux dégradations extrinsèques, mais ces
mesures peuvent toujours être déjouées, en cas d'une utilisation excessive ou inappropriée,
par l'utilisateur. Par utilisateur on désigne aussi bien l’équipementier que l'utilisateur final de
l'équipement. Toutefois, les mécanismes de dégradation extrinsèque, de par leur variété et leur
dépendance de la mise en oeuvre, ne se prêtent pas facilement à l'analyse directe, à la
modélisation ou à la simulation. Cette limitation rend problématique l'estimation des effets des
mécanismes de dégradation extrinsèque sur la fiabilité des connecteurs, bien que, comme on
l'a dit plus haut, ces types de mécanismes puissent influer de façon majeure sur cette fiabilité.

61586 © IEC:1997 – 13 –
ESTIMATION OF THE RELIABILITY
OF ELECTRICAL CONNECTORS
1 Scope
This technical report deals with the estimation of the reliability of electrical connectors through
the definition and development of an appropriate accelerated testing programme. The basic
intrinsic degradation mechanisms of connectors are reviewed to provide a context for the
development of the desired test programme.
2 General considerations
Degradation, or failure, of a contact or connector can occur in many ways. For our purpose, it
is convenient to divide the mechanisms into two categories, intrinsic and extrinsic.
2.1 Intrinsic degradation mechanisms
As mentioned previously, intrinsic degradation mechanisms are those related to the design and
materials of manufacture of the contact or connector. Examples are corrosion, loss of normal
force through stress relaxation, and excessive Joule heating leading to temperature-related
degradation.
2.2 Extrinsic degradation mechanisms
Extrinsic degradation mechanisms are related to the application of the contact or connector.
Examples are inadequate controls during manufacture of the connector, improper assembly
processes during equipment manufacture, contamination during application, degradation
caused by use of the connector outside its rated temperature range (both ambient and
enclosure-related) or by application of currents exceeding the product specification (in both
single and distributed modes), and contact abuse resulting from improper mating practices
(mating at excessive angles, pulling on cables, etc.) by the end user.
2.3 Control of extrinsic degradation
Extrinsic degradation can be taken into account by incorporating design features in the
connector to reduce the potential for such degradation by proper specification of product
performance by the connector manufacturer, and by proper use of the available information by
the equipment manufacturer and end user. This is a joint responsibility which merits attention.
The connector manufacturer can include strain relief for cables, finishes on contacts, improved
crimps and other features intended to provide robustness against extrinsic degradation, but
these can always be overcome through abuse or misapplication by the user. The concept of
user includes the electrical equipment manufacturer as well as the ultimate user of the
equipment. However, extrinsic degradation mechanisms, due to their variety and application
dependence, are not something which can be straightforwardly analyzed, modelled or
simulated. This limitation makes estimation of the effects of extrinsic degradation mechanisms
on connector reliability problematic despite the fact that, as mentioned, such degradation
mechanisms may be the major determinant of connector reliability.

– 14 – 61586 © CEI:1997
2.4 Modes de défaillance et mécanismes de défaillance
Compte tenu des remarques précédentes, le présent rapport se limite à considérer un petit
nombre d'aspects de la dégradation intrinsèque, afin de décrire une méthode d'évaluation de la
fiabilité des connecteurs. Il est important de distinguer les modes de défaillance et les
mécanismes de défaillance. Un mode de défaillance est l'effet qui permet d'observer la
défaillance. Un mécanisme de défaillance est le processus physique, chimique ou autre qui est
la cause de la défaillance.
2.4.1
Modes de défaillance
On ne considère, dans le présent rapport, qu'un seul mode de défaillance, la variation de la
résistance de contact, bien qu'il en existe bien d’autres, tant mécaniques (systèmes de
verrouillage cassés, broches déformées, etc.) qu'électriques (diaphonie, courant de fuite entre
contacts, etc.).
2.4.2 Mécanismes de défaillance
On considère trois mécanismes de défaillance (dégradation) qui influent beaucoup sur la
stabilité de la résistance de contact:
– la corrosion;
– la relaxation;
– l'usure du revêtement.
La corrosion de l'interface de contact provoque un accroissement de la résistance de contact.
La relaxation entraîne une diminution de la force normale du contact qui, à son tour, peut
augmenter la résistance de contact, soit directement, soit par une sensibilité accrue aux modes
de dégradation mécanique ou par corrosion. L'usure du revêtement peut conduire à
l’augmentation de la résistance de contact si cette usure atteint le matériau élastique du
contact qui est peut être sujet à la corrosion. Ces mécanismes de dégradation provoquent, en
général, un accroissement de la résistance de contact. Le degré de dégradation acceptable
avant que la fiabilité soit affectée dépend de l'application dans laquelle le connecteur est
utilisé, et est donc qualifié d'application spécifique, comme on va le voir.
2.5 Mécanismes de dégradation
Ces mécanismes de dégradation et le mode de défaillance associé (augmentation de la
résistance de contact) sont des facteurs bien connus de la fiabilité des contacts. Aussi
possédons-nous des informations s'appliquant à notre première préoccupation, les
mécanismes de dégradation.
L’expérience sur le produit, ou sur des produits ou des utilisations similaires, nous permet de
classer par catégories et par ordre d'importance les mécanismes de dégradation. Ces deux
notions sont indispensables pour définir un programme d'essais approprié, et pour identifier,
quand c'est possible, comment les conditions d'essais sont en relation avec la durée de vie et
le fonctionnement sur site.
3 Méthodes d'essais et facteurs d'accélération
L'objectif des essais de fiabilité est de définir ou d’identifier une relation entre les méthodes et
les résultats d’essais et l'expérience sur site. Pour être concret, l'objectif est de pouvoir établir
que X jours d'exposition à l'essai A, qui simulent un mécanisme de dégradation donné, sont
équivalents aux effets de ce mécanisme de dégradation en Y années de service pour
l'application B. C'est-à-dire que nous désirons un facteur d'accélération entre les conditions
d'essai et le fonctionnement sur site. Malheureusement, il n'existe que peu d'essais pour
lesquels on a pu développer ou déterminer de tels facteurs d'accélération.

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2.4 Failure modes and failure mechanisms
Given the context of the previous remarks, in this report discussion is limited to a few aspects
of intrinsic degradation, in order to describe an approach to connector reliability evaluation. It is
important to distinguish between failure modes and failure mechanisms. A failure mode is the
effect by which failure is observed. A failure mechanism is the physical, chemical or other
process which causes failure.
2.4.1 Failure modes
Only one failure mode, the variation in contact resistance, will be considered in this report,
although many others exist, both mechanical (broken latches, bent pins, etc.) and electrical
(crosstalk, leakage between contacts, etc.).
2.4.2 Failure mechanisms
Three failure (degradation) mechanisms which have a major impact on contact resistance
stability are considered:
– corrosion;
– stress relaxation;
– plating wear.
Corrosion of the contact interface causes an increase in contact resistance. Stress relaxation
results in loss of contact normal force which in turn can lead to increased contact resistance,
either directly or through increased susceptibility to mechanical or corrosive degradation.
Plating wear can lead to increased contact resistance if wear-through occurs to the contact
spring material which may be susceptible to corrosion. These degradation mechanisms result,
generally, in increases in contact resistance. The amount of degradation which occurs before
reliability is affected depends on the application in which the connector is used and is,
therefore, application specific, as will be discussed.
2.5 Degradation mechanisms
These degradation mechanisms and the failure mode (increased contact resistance)
associated with them are well-known factors in contact reliability. Thus, we have information
relevant to our first concern, degradation mechanisms.
Experience with the product, or with similar products or applications, allows us to categorize
and rank the degradation mechanisms. Such categorization and ranking is necessary to define
an appropriate testing programme and identify, when possible, how the test conditions relate to
field performance and lifetime.
3 Test methods and acceleration factors
The objective of accelerated reliability testing is to define or identify a relationship between test
methods, test data, and field experience. In simple terms, the objective is to be able to state
that X days of exposure to test A, which simulates a given degradation mechanism, are
equivalent to the effects of that degradation mechanism in Y years of service in application B.
That is, we want an acceleration factor between the test exposure and field performance.
Unfortunately, there are only a few tests for which such acceleration factors have been
developed or determined.
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Exemples
a) Essais de corrosion par exposition dans un flux de mélange de gaz (MFG)
Des travaux effectués dans plusieurs laboratoires de différents pays sont susceptibles de
fournir une base de données d'où l'on pourra déduire des facteurs d'accélération pour les
essais, afin de simuler les effets des environnements industriels sur les connecteurs.
b) Relaxation de contraintes par essais de durée de vie en température
Des donnés de relaxation sont disponibles pour une grande variété d'alliages de cuivre
utilisés dans les connecteurs. L'examen de ces données permettra de définir un facteur
d'accélération pour les essais de durée de vie en température. Il convient toutefois de noter
que la relaxation influe seulement sur la force normale des contacts, et non pas directement
sur la fiabilité. Les effets de la relaxation sur la stabilité de la résistance de contact doivent
être révélés par l'exposition à d'autres essais.
Parmi d'autres essais appliqués aux connecteurs électriques, on trouve
– les essais cycliques de chaleur humide;
– les cycles d'accouplement et désaccouplement ou d’endurance;
– les essais de chocs et/ou de vibrations;
– les essais de brouillard salin.
On ne dispose pas en général de facteurs d'accélération pour ces essais. Ces essais ne font
qu'indiquer les performances relatives des connecteurs. Les résultats obtenus indiquent
seulement le comportement de la connectique soumise à ces essais-là. Ce ne sont pas des
essais de fiabilité fournissant des résultats sur lesquels l'on pourra fonder des estimations de
comportement dans les conditions de fonctionnement.
Quant aux essais pour lesquels on dispose d'un facteur d'accélération, l’essentiel est de savoir
comment utiliser les résultats des essais pour quantifier la fiabilité, c'est-à-dire quel traitement
statistique appliquer à ces résultats.
4 Statistique sur la fiabilité
L'attention est attirée ici sur deux types connus de résultats, les résultats par attributs et les
résultats par variables. Les résultats par attributs supposent qu'un article ne peut prendre que
deux états (par exemple, bon ou mauvais, accepté ou rejeté). Le traitement statistique de tels
résultats est assez sommaire, et de grandes tailles d'échantillons sont nécessaires pour
donner confiance dans les conclusions. Les résultats par variables ont une distribution à
laquelle on peut appliquer divers traitements statistiques. Malheureusement, leur distribution
est rarement connue. On dispose de traitements mathématiques pour apprécier l'ajustement
des résultats à un modèle de distribution et pour transformer les résultats, mais cela dépasse
le cadre de notre propos.
Dans un essai de corrosion, tel que celui du flux de mélange de gaz, la résistance de contact
peut être mesurée directement – résultats par variables – et l'on peut ajuster une loi de
distribution statistique à ces résultats. Autre alternative, la résistance de contact peut être
comparée à un critère d'acceptation et le résultat enregistré sous la forme bon/mauvais –
résultats par attributs. Comme on l'a dit, le traitement statistique des résultats et la taille de
l'échantillon nécessaire pour un certain
...